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CONNEXI 2013-05 Nephrologie Dialyse Transplantation

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Retrospektive der DGfN 2013

Fokale und segmentale

Fokale und segmentale Glomerulosklerose (FSGS) Das podozytäre Zytoskelett als therapeutische Zielstruktur Mario Schiffer, Hannover In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl neuer genetischer Defekte als Ursache für die fokale und segmentale Glomerulosklerose (FSGS) identifiziert. Häufig handelt es sich bei den genetischen Ursachen um defekte Strukturmoleküle, die für den Aufbau der Schlitzmembran oder für die Dynamik des podozytären Aktin-Zytoskeletts eine entscheidende Rolle spielen. Die Analyse dieser molekularen Pathways hat wesentlich zum Verständnis der Pathophysiologie der Podozyten beigetragen. Conferences Bei der Therapie der FSGS werden primäre, adaptive und sekundäre Formen unterschieden. Die primären nephrotischen Formen werden mit Immunsuppressiva (Steroide und Calcineurininhibitoren) therapiert. Genetische FSGS-Formen sind in der Regel einer immunsuppressiven Therapie primär nicht zugänglich. Was wir mit diesen Substanzen genau therapieren, ist allerdings nach wie vor unvollständig aufgeklärt. Es gibt zahlreiche Evidenzen, dass diese Medikamente nicht nur einen allgemeinen immunmodulatorischen Effekt haben, sondern auch am Podozyten einen direkten Effekt zeigen [1]. Hier liegt nach meiner Ansicht der gemeinsame Ansatzpunkt für künftige Therapiestrategien. Mögliche therapeutische Zielstrukturen in Signalwegen Die FSGS ist eine sehr heterogene Erkrankungsgruppe mit unterschiedlichsten Ursachen, hat aber eine gemeinsame phänotypische Endstrecke. Die Retraktion der sekundären Fußfortsätze, das Effacement, ist der kleinste gemeinsame Nenner, wie sich eine FSGS manifestiert, unabhängig davon, ob eine medikamentöse, infektiöse, immunologische, adaptive oder genetische Ursache vorliegt. Somit ist naheliegend, dass sich in den Signalwegen, die die zytoskelettalen Umbauprozesse des Effacements steuern, therapeutische Zielstrukturen befinden könnten. Das beteiligte Signalnetzwerk ist komplex und umfasst z. B. kleine GTPasen wie RhoA, Ras, Rac und andere Pathways, die sich auf Grund Ihrer Signaleigenschaften nicht als therapeutisches Target eignen. Eine mögliche Zielstruktur könnten die eigentlichen Effektoren am Ende dieser Signalkaskaden darstellen. Einer dieser Signalwege ist der Aktin-Depolarisierungspathway über Cofilin-1 [2]. Sowohl die Podozyten-spezifische Cofilin-1-Knockout Maus, als auch der Knockdown von Cofilin-1 im Zebrafisch führen zu Fußfortsatzeffacement und Proteinurie. Analysen aus unserer Arbeitsgruppe in Patientenbiopsien weisen darauf hin, dass Cofilin- Der Podozyt eignet sich antiproteinurischen 1-Phosphorylierung und damit Inaktivierung bei diversen Erkrankungen, die mit einer Proteinurie einhergehen, vorliegt [3]. Es gibt Hinweise dafür, dass Cofilin-Aktivierung unter anderem auch durch PKC-Aktivierung reguliert wird. Eine PKC- Isoform, die einen signifikanten Einfluss auf das Aktin-Zytoskelett hat, ist die PKC-Isoform Epsilon (PKCε). PKCε-Knockout Mäuse entwickeln einen bislang nicht ausreichend erklärten spontanen Glomerulosklerose-Phänotyp mit glomerulärer Matrixvermehrung [4]. Isoliert man aus diesen Mäusen die Podozyten, zeigt sich eine deutlich gestörte Zytoarchitektur und die Zellausbreitung und Ausbildung von Fokalkontakten ist in den Zellen deutlich gestört. Dieser Phänotyp ist direkt PKCε- abhängig. 24

Das podozytäre Zytoskelett als therapeutische Zielstruktur Prof. Dr. med. Mario Schiffer Schiffer.Mario@mh.hannover.de In den letzten Jahren wurden weitere Schlüsselsignalwege im Podozyten identifiziert, deren Fehlfunktion die Aktin-Dynamik und Stressfaserbildung in den Podozyten reguliert. Ein entscheidender Faktor für die Regulation des Aktin-Zytoskeletts ist die große GTPase Dynamin. Sever et al. konnten zeigen, dass Dynamin für die Aufrechterhaltung der Schlitzmembran essentiell ist und eine Spaltung von Dynamin durch die zytoplasmatische Form der Protease Cathepsin L (CatL) im LPS-Mausmodell zu Podozytenverlust und Proteinurie führt [5]. Eine Beeinflussung dieser Regulationsachsen erscheint daher ein interessanter Therapieansatz. Zwischen der Schlitzmembran und dem Aktin-Zytoskelett liegt ein Signalcrosstalk vor. Schlitzmembranmoleküle, wie z. B. Nephrin, beeinflussen direkt das Aktin-Zytoskelett, und umgekehrt haben zytoskelettale Signale einen als Zielzelle einer gerichteten Therapie. direkten Einfluss auf die Oberflächenexpression von Nephrin. In der „Effacement“-Situation wird vermutlich gleichzeitig zur zytoskelettalen Adaptation die Endozytose von Nephrin reguliert. Bei Regeneration der Fußfortsätze wird die Exozytose von Nephrin eingeleitet. Gerade bei dem 180kD schweren Nephrinmolekül liegt daher ein posttranslationaler Recyclingmechanismus nahe, der die Oberflächenexpression reguliert. Die Endozytose wird unter anderem über PKCα und CIN85 vermittelt [6, 7] wohingegen die Exozytose vermutlich über andere Isoenzyme der PKC (PKCλ/ι) reguliert wird. Parallel dazu ist die Cofilin-Inaktivierung wesentlich für die Entstehung des Effacements mitverantwortlich. Die Fußfortsatzregeneration ist demgegenüber im Wesentlichen über die Aktivierung von PKCε und Dynamin reguliert. Mit Hilfe von kleinen Molekülen ist es uns gelungen, unabhängig von den oberhalb gelegenen Signalwegen Dynamin zu aktivieren und darüber die Aktindynamik des Podozyten künstlich wiederherzustellen. In diversen genetischen und induzierbaren Proteinuriemodellen in der Maus und im Zebrafisch können wir darüber eine Auflösung des Effacements induzieren und versetzen den Podozyten wieder in die Lage, normale sekundäre Fußfortsätze und Schlitzmembranen auszubilden. Die Proteinurie wird dadurch erfolgreich therapiert. Diese Ergebnisse bestätigen erstmals, dass der Podozyt sich als Zielzelle einer gerichteten antiproteinurischen Therapie eignet. Referenzen 1. Schönenberger E, Ehrich JH, Haller H, Schiffer M. The podocyte as a direct target of immunosuppressive agents. Nephrol Dial Transplant. 2011 Jan;26(1):18-24. 2. Teng B, Lukasz A, Schiffer M. The ADF/Cofilin-Pathway and Actin Dynamics in Podocyte Injury. Int J Cell Biol. 2012;2012:320531 3. Ashworth S, Teng B, Kaufeld J et al. Cofilin-1 inactivation leads to proteinuria--studies in zebrafish, mice and humans. PLoS One. 2010 Sep 8;5(9):e12626. 4. Meier M, Menne J, Park JK et al. Deletion of protein kinase C-epsilon signaling pathway induces glomerulosclerosis and tubulointerstitial fibrosis in vivo. J Am Soc Nephrol. 2007 Apr;18(4):1190-8 5. Sever S, Altintas MM, Nankoe SR et al. Proteolytic processing of dynamin by cytoplasmic cathepsin L is a mechanism for proteinuric kidney disease. J Clin Invest. 2007 Aug;117(8):2095-104. 6. Tossidou I, Teng B, Drobot L et al. CIN85/RukL is a novel binding partner of nephrin and podocin and mediates slit diaphragm turnover in podocytes. J Biol Chem. 2010 Aug 13;285(33):25285-95. 7. Tossidou I, Teng B, Menne J et al. Podocytic PKC-alpha is regulated in murine and human diabetes and mediates nephrin endocytosis. PLoS One. 2010 Apr 16;5(4):e10185. Conferences 25

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